專利名稱：車輛運(yùn)行里程速度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種速度測量裝置，特別適用于車輛運(yùn)行距離和速度測量。
現(xiàn)在鐵路車輛上使用測量距離和速度的裝置有兩種，一種是老式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)式的，另一種是利用裝在車軸上的光柵盤做為傳感器，通過電子電路計(jì)算、處理、顯示出車輛的運(yùn)行里程和速度。由于旋轉(zhuǎn)式電機(jī)測量精度差，因此逐步被淘汰，而采用光柵傳感器的電子式速度表，由于采用分立元件或小規(guī)模芯片，使用元件多故障多，功能少且維修不便，當(dāng)光柵齒數(shù)與磨損的車輪直徑不適配時(shí)，需要停車換光柵盤，十分不便，影響鐵路正常運(yùn)行。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種測量準(zhǔn)確、維修方便、使用可靠、多功能的速度表。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種車輛運(yùn)行里程速度表，包括光電脈沖發(fā)生器、連接軸、信號(hào)處理器、顯示器等，其特殊之處在于光電脈沖發(fā)生器是由小型印有編碼的光柵盤、發(fā)光管和光敏管組成，采用小型一體化密封結(jié)構(gòu)，安裝在車輛的軸蓋上，通過連接軸與車軸相連，脈沖發(fā)生器的輸出端通過電纜與信號(hào)處理器相連，信號(hào)處理器采用單片機(jī)(8031芯片)，對(duì)輸入的距離脈沖信號(hào)按予定的程序進(jìn)行速度和累積距離計(jì)算，通過總線將結(jié)果送至距離和速度顯示裝置，用十進(jìn)數(shù)在發(fā)光管上顯示出來。
方案中的連接軸是由連接桿和連接軟軸所組成，連接桿兩端形狀各異，一端為圓形、另一端為方形，圓形桿通過連接軟軸與光電脈沖發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)軸相接，方形桿插入安裝在車軸頭上的連接座的方孔中；與總線相連的有面板鍵盤、距離的脈沖輸出端子、RS232接口以及EPROM芯片；面板上的鍵盤用以打入起始距離數(shù)、距離修正值、正反序計(jì)數(shù)控制指令；距離的脈沖輸出端子可以同時(shí)輸出4cm、1m、100m脈沖信號(hào)；通過RS232接口與外部計(jì)算機(jī)相接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遙控，EPROM存儲(chǔ)軟件程序；信號(hào)處理器中設(shè)有自校發(fā)生器電路，用以檢查處理器工作是否正常，其電路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及開關(guān)K4構(gòu)成。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)如下1、光電脈沖發(fā)生器采用了小型一體化密封結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)不需調(diào)整，而且耐振抗沖擊性能好，安裝簡單拆裝方便，維修量很少；2、該表不但可直接顯示車輛運(yùn)行的累積距離，瞬時(shí)速度(必要時(shí)也可顯示加速度)，還可以通過標(biāo)準(zhǔn)化5V輸出口輸出4cm、1m、100m脈沖信號(hào)供場強(qiáng)測試和其它通信信號(hào)目的使用。除此之外還具有標(biāo)準(zhǔn)R232接口，與計(jì)算機(jī)連接和對(duì)話，實(shí)現(xiàn)遙控功能；3、該表電路硬件采用了8031單片機(jī)芯片作中心處理器，電路簡單、體積小、工作可靠，速度表的初始參數(shù)如起始距離、修正系數(shù)、正序和負(fù)序計(jì)程等可通過面板上的幾個(gè)鍵置入，也可通過RS－232接口與外部計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遙控操作；4、距離的測量誤差，例如車輪輪徑變化，車輛輪對(duì)的滑行及跳動(dòng)等引起的誤差均可通過軟件進(jìn)行修正，不需要更換光柵盤的齒數(shù)，測量誤差的修正范圍為±4‰，分成20檔；5、具有自檢電路和遙控修正顯示功能，顯示器采用LED數(shù)碼管，距離顯示最大為9999.99Km，誤差＜±2‰，速度顯示為999.9Km／h以內(nèi)，誤差＜±4‰。
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型實(shí)施例

圖1為光電脈沖發(fā)生器的安裝結(jié)構(gòu)圖圖2為連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為連接軟軸的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為連接座的結(jié)構(gòu)示意圖圖5為光電脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖圖6為信號(hào)處理和顯示裝置的原理方框圖圖7為車輛運(yùn)行里程速度表的電路原理圖圖8為車輛運(yùn)行里程速度表的顯示鍵盤電路原理圖一種車輛運(yùn)行里程速度表如圖1、5、6所示，是由光電脈沖發(fā)生器1、連接軸2、3、信號(hào)處理器、顯示器等組成，光電脈沖發(fā)生器1是由小型印有編碼的光柵盤4、發(fā)光管5、光敏管6所組成，采用小型一體化密封結(jié)構(gòu)，安裝在車輛的軸蓋7上通過連接軸2、3與車軸8相連，連接軸2、3是由連接桿2和連接軟軸3所組成，連接桿2的一端為圓形桿，另一端為方形桿，如圖2所示，圓形桿通過連接軟軸3與光電脈沖發(fā)生器1上的驅(qū)動(dòng)軸9相接，方形桿插入安裝在車軸頭上的連接座10的方孔中如圖4所示。
車輛運(yùn)行時(shí)，車軸8轉(zhuǎn)動(dòng)通過連接軸2、3帶動(dòng)光電脈沖發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)軸9旋轉(zhuǎn)，使光電脈沖發(fā)生器1產(chǎn)生電脈沖，通過屏蔽電纜送到信號(hào)處理和顯示裝置的輸入端如圖6所示。首先由輸入整形電路對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行整形和倍頻，然后送至單片機(jī)(8031芯片)。單片機(jī)對(duì)輸入的距離脈沖信號(hào)按予先編好的程序進(jìn)行速度和累積距離的計(jì)算，通過總線將其結(jié)果送至距離和速度顯示器，用十進(jìn)數(shù)在發(fā)光管上顯示出來。與總線相連的還有面板鍵盤、距離脈沖輸出端子、RS－232接口以及EPROM芯片。面板上的鍵盤用以打入起始距離數(shù)、距離修正值、正反序計(jì)數(shù)控制指令。距離輸出端子可以同時(shí)輸出4cm、1m、100m脈沖信號(hào)。通過RS－232接口與外部計(jì)算機(jī)相接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遙控。EPROM存儲(chǔ)軟件程序。信號(hào)處理器中設(shè)有自校發(fā)生器電路，用以檢查處理器工作是否正常，其電路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及開關(guān)K4構(gòu)成如圖7所示。
以下結(jié)合車輛運(yùn)行里程速度表的電路原理圖7、8對(duì)其實(shí)施電路做進(jìn)一步描述由裝在車輛軸頭上的距離(速度)光電脈沖發(fā)生器1的輸出電纜，送出等距離的脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)5伏信號(hào)，經(jīng)過導(dǎo)線送至信號(hào)處理和顯示裝置的輸入端子1N，與輸入電路芯片IC12(CD4069)的腳1相連，由腳1－6組成防抖動(dòng)電路，之后送到IC6芯片，腳1－6和C2、C10組成的整形電路，將脈沖波形標(biāo)準(zhǔn)化，然后由腳6輸出，送至倍頻電路，將脈沖信號(hào)倍增提高精確度。倍頻電路由芯片IC6的腳10－13和R4、R5、R6及C1、C8、D1、D2組成，由腳10輸出至單片微處理器IC3(8031)的Tφ口，單片機(jī)由軟件程序進(jìn)行信號(hào)處理，IC4為單片機(jī)IC3的鎖存器，由P0口與其相連，通過它與可編程序存儲(chǔ)器IC5(2716)連接，存儲(chǔ)軟件程序。為了將輸入距離的脈沖信號(hào)波形調(diào)到最佳，整形后的另一路信號(hào)從IC6的9腳入，8腳出送給面板上的表頭指示。
IC3的INTφ、INT.1是距離讀數(shù)修正用的控制口，RX、TX口為串行收發(fā)口，可與外部計(jì)算機(jī)連接，做為RS－232接口，進(jìn)行外部遙控等。IC3的P1、3，P1、4，P1、5，P1、6是距離脈沖的輸出口，可根據(jù)程序設(shè)計(jì)將距離脈沖信號(hào)送給外部設(shè)備。
IC3的P1、φ、P1、1、P1、2做為面板上操作鍵盤的列輸入口，IC7、IC8、IC9、IC10、IC11、IC16是做顯示控制的電路，IC7為單片機(jī)輸出的距離及速度的數(shù)字顯示信號(hào)的鎖存器，IC8和IC9做為數(shù)字顯示的位鎖存，IC10和IC11是顯示位的驅(qū)動(dòng)器。
IC1和IC2是距離脈沖的展寬電路，是為了將單片機(jī)輸入距離窄脈沖加寬而設(shè)計(jì)的，以便能推動(dòng)外部的記錄設(shè)備，IC1、IC2的腳1和腳9分別與單片機(jī)IC3的P13、P14和P15、P16相連接，經(jīng)過IC1、IC2組成的展寬電路將加寬的距離脈沖，由IC2的腳12、腳4和IC1的腳4、腳12分別經(jīng)過由IC13組成的驅(qū)動(dòng)器輸出1m、100m和4cm的距離脈沖信號(hào)。
面板上的顯示電路分兩組，一組是速度顯示，由4個(gè)7段LED發(fā)光管和一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片IC14組成，另一組是由6個(gè)7段LED發(fā)光管和一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片IC15組成，顯示累計(jì)的距離數(shù)(Km)，速度顯示管通過V1－V4連接端子與IC10連接，距離數(shù)碼管通過端子S1－S6與IC13芯片連接，IC14、IC15通過A1B1C1D1和A2B2C2D2端子與IC7相連，面板上的鍵盤控制電路行控制通過端子K1－K3與IC3的P1、0、P1、2、P1、3腳相連，行控制通過A1B1C1D1和A2B2C2D2端子與IC7連接，以完成鍵盤上的操作控制。
置位電路由開關(guān)鍵K1和R15、R16、C12組成，鍵K2為正、負(fù)序計(jì)數(shù)控制，K3為顯示數(shù)值修正鍵。
IC12的另外三個(gè)非門電路串聯(lián)起來，由R9C5構(gòu)成自校振蕩器，當(dāng)K4閉合時(shí)由腳12送出一固定脈沖到至腳1，即可在顯示器上顯示出一速度和變化著的距離，來檢查本機(jī)電路是否正常。
由于本裝置采用了新型設(shè)計(jì)及超大規(guī)模集成電路、單片機(jī)、使該裝置體積小、重量輕，使用安裝維修方便，精確度高，性能穩(wěn)定，可以在全國鐵路上推廣使用。本裝置提供的傳感器連接結(jié)構(gòu)亦可用于汽車測量系統(tǒng)，此外該裝置還可用于鐵路信號(hào)檢測、機(jī)車速度表。
權(quán)利要求1.一種車輛運(yùn)行里程速度表、包括光電脈沖發(fā)生器、連接軸、信號(hào)處理器、顯示器等，其特征在于光電脈沖發(fā)生器是由小型印有編碼的光柵盤、發(fā)光管和光敏管組成，安裝在車輛軸承蓋上，通過連接軸與車軸相連，脈沖發(fā)生器的輸出端通過電纜與信號(hào)處理器相連，信號(hào)處理器采用單片機(jī)(8031芯片)，對(duì)輸入的距離脈沖信號(hào)按予定的程序進(jìn)行速度和累積距離計(jì)算，通過總線將結(jié)果送至距離和速度顯示裝置，用十進(jìn)數(shù)在發(fā)光管上顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征在于連接軸是由連接桿和連接軟軸所組成，連接桿兩端形狀各異，一端為圓形，另一端為方形，圓形桿通過連接軟軸與光電脈沖發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)軸相接，方形桿插入安裝在車軸頭上的連接座的方孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征是與總線相連的有面板鍵盤、距離和脈沖輸出端子、RS232接口以及EPROM芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征是面板上的鍵盤用以打入起始距離數(shù)、距離修正值、正反序讀數(shù)控制指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征是距離的脈沖輸出端子可以同時(shí)輸出4cm、1m、100m脈沖信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征在于通過RS－232接口與外部計(jì)算機(jī)相接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遙控，EPROM存儲(chǔ)軟件程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征在于信號(hào)處理器中設(shè)有自校發(fā)生器電路，用以檢查處理器工作是否正常，其電路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及開關(guān)K4構(gòu)成。
專利摘要車輛運(yùn)行里程速度表涉及一種速度測量裝置，特別適用于車輛運(yùn)行距離和速度測量。它包括有光電脈沖發(fā)生器、連接軸、信號(hào)處理器，主要技術(shù)特征是光電脈沖發(fā)生器是由小型印有編碼的光盤、發(fā)光管和光敏管組成，采用小型一體化密封結(jié)構(gòu)；連接軸是由連接桿和連接軟軸所組成，連接桿一端為圓形，一端為方形，用插接方式與軸頭相接；信號(hào)處理器采用單片機(jī)，對(duì)輸入的距離脈沖信號(hào)按預(yù)定程序計(jì)算用發(fā)光管顯示。具有體積小、重量輕、使用安裝維修方便、精確度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C23/00GK2113468SQ9220012
公開日1992年8月19日 申請(qǐng)日期1992年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月10日
發(fā)明者馬雙久, 王惠生, 張灝, 盧乃寬 申請(qǐng)人:鐵道部科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所